JP6744748B2 - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、第1実施形態に係る固体撮像装置の画素20の構成を示す概略図である。図1に示す画素20は、光電変換部D1A、D1B、転送トランジスタM1A、M1B、リセットトランジスタM2、増幅トランジスタM3、選択トランジスタM4を有している。転送トランジスタM1A、M1B、リセットトランジスタM2、および選択トランジスタM4は、それぞれ垂直走査回路(図示せず)からの制御信号PTXA、PTXB、PRES、およびPSELにより制御される。これらのトランジスタとしては、例えばMOSトランジスタを用いることができる。図1にはNチャネルMOSを用いた例を示しているが、PチャネルMOSを用いることも可能である。
α<90° (1)
α<β (2)
図3〜図8は、本発明に係る固体撮像装置の製造方法の各工程を示す固体撮像装置の断面構造の概略図である。以下、図2に示す固体撮像装置の製造方法について、図3〜図8を用いて説明する。なお、公知技術については説明を省略することもある。
β<90° (3)
γ<90° (4)
γ<β (5)
上述の各実施形態で述べた固体撮像装置は、種々の撮像システムに適用可能である。撮像システムの一例としては、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダー、監視カメラなどが挙げられる。
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
102: 光電変換部
103: ゲート電極
104: 導電プラグ
105: 配線(配線層)
106: 絶縁膜
107: 絶縁膜
108: パッシベーション膜
109: 平坦化層
110: カラーフィルター層
111: オンチップレンズ層
201: 開口部
210: 光導波路(埋め込み部材)
230: 光反射層
301: 画素領域
302: 周辺回路領域
401: 第1絶縁層
402: 第2絶縁層
Claims (19)
- 複数の光電変換部が配された半導体基板と、
前記半導体基板の上に設けられ、複数の配線を有する第1絶縁層と、
前記第1絶縁層の上に設けられ、前記第1絶縁層とは異なる材料で構成された第2絶縁層と、
前記光電変換部の上方であって、前記第1絶縁層の開口部に設けられた、前記第1絶縁層よりも高い屈折率を有する光導波路と、
前記光導波路と前記第2絶縁層の境界に設けられ、前記光導波路よりも低い屈折率を有する光反射層と、
を備え、
前記光反射層は前記光導波路の側面の一部に設けられており、
前記光反射層と前記第2絶縁層の境界面が、前記第1絶縁層と前記第2絶縁層の境界面に対してなす角度をαとするとき、α<90°を満たし、
前記光導波路と前記第1絶縁層の境界面が、前記半導体基板と前記第1絶縁層の境界面に対してなす角度をβとするとき、α<βを満たすことを特徴とする固体撮像装置。 - 前記第2絶縁層と前記光導波路が、窒化シリコンで形成されていることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
- 前記光導波路と前記第1絶縁層の境界面が、前記半導体基板と前記第1絶縁層の境界面に対してなす角度をβとするとき、β<90°を満たすことを特徴とする請求項1または2に記載の固体撮像装置。
- 前記光導波路と前記第1絶縁層とが、前記光反射層を介さずに接していることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記光反射層が、空隙からなることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 半導体基板の上に複数の光電変換部を配するステップと、
前記半導体基板の上に第1絶縁層を形成するステップと、
前記光電変換部の上方の前記第1絶縁層に開口部を形成するステップと、
前記第1絶縁層の上に第2絶縁層を形成するステップと、
前記第1絶縁層よりも高い屈折率を有する埋め込み部材を前記開口部に充填して光導波路を形成するステップと、
前記光導波路と前記第2絶縁層の境界であって前記光導波路の側面の一部に、前記光導波路よりも低い屈折率を有する光反射層を設けるステップと、
を有し、
前記光反射層と前記第2絶縁層の境界面が、前記第1絶縁層と前記第2絶縁層の境界面に対してなす角度をαとするとき、α<90°を満たし、
前記光導波路と前記第1絶縁層の境界面が、前記半導体基板と前記第1絶縁層の境界面に対してなす角度をβとするとき、α<βを満たすことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 - 前記光導波路を形成するステップは、
第1の埋め込み部材を前記開口部に充填するとともに、前記第2絶縁層を構成する前記第1の埋め込み部材を前記第1絶縁層上に形成する第1の埋め込みステップと、
前記第1の埋め込み部材が充填された前記開口部に第2の埋め込み部材を充填する第2の埋め込みステップと、
を有し、
前記光反射層を設けるステップは、
前記第1の埋め込みステップと前記第2の埋め込みステップの間において、前記第1の埋め込み部材及び前記第2の埋め込み部材よりも高いエッチングレートを有する高エッチングレート層を、前記第1の埋め込み部材の側面の一部に形成するステップと、
前記第1の埋め込み部材及び前記第2の埋め込み部材を、前記高エッチングレート層が露出するまで平坦化するステップと、
前記高エッチングレート層をウェットエッチングにより除去して、空隙からなる前記光反射層を形成するステップと、
を有することを特徴とする請求項6に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記光導波路を形成するステップは、
第1の埋め込み部材を前記開口部に充填するとともに、前記第2絶縁層を構成する前記第1の埋め込み部材を前記第1絶縁層上に形成する第1の埋め込みステップと、
前記第1の埋め込み部材が充填された前記開口部に第2の埋め込み部材を充填する第2の埋め込みステップと、
を有し、
前記光反射層を設けるステップは、
前記第1の埋め込みステップと前記第2の埋め込みステップの間において、前記第1の埋め込み部材及び前記第2の埋め込み部材よりも低い屈折率を有する低屈折率層を、前記第1の埋め込み部材の側面の一部に形成するステップと、
前記第1の埋め込み部材及び前記第2の埋め込み部材を、前記低屈折率層が露出するまで平坦化するステップと、
を有することを特徴とする請求項6に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記第1の埋め込みステップは、前記第2絶縁層を形成するステップと同一ステップで行うことを特徴とする請求項7または8に記載の固体撮像装置の製造方法。
- 請求項1から5のいずれか1項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置から出力される信号を処理する信号処理装置と、
を備えることを特徴とする撮像システム。 - 前記第2絶縁層は、前記第1絶縁層が有する前記複数の配線のうち、最上層の配線の上に設けられていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記光導波路と前記第1絶縁層との境界の少なくとも一部には前記光反射層が設けられていないことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記第1絶縁層は、酸化シリコンを主成分とする材料で構成されており、前記第2絶縁層は、窒化シリコンを主成分とする材料で構成されていることを特徴とする請求項5に記載の固体撮像装置。
- 複数の光電変換部が配された半導体基板と、
前記半導体基板の上に設けられた複数の配線を有する第1絶縁層と、
前記第1絶縁層の上に設けられ、前記第1絶縁層と異なる材料からなる第2絶縁層と、
前記光電変換部の上方であって、前記第1絶縁層の開口部に設けられ、前記第1絶縁層と異なる材料からなる光導波路と、
前記光導波路と前記第2絶縁層の境界に設けられた空隙と、
を備え、
前記空隙は、前記光導波路の側壁の一部に設けられており、
前記空隙と前記第2絶縁層の境界面が、前記第1絶縁層と前記第2絶縁層の境界面に対してなす角度をαとするとき、α<90°を満たし、
前記光導波路と前記第1絶縁層の境界面が、前記半導体基板と前記第1絶縁層の境界面に対してなす角度をβとするとき、α<βを満たすことを特徴とする光電変換装置。 - 前記光導波路と前記第1絶縁層との境界の少なくとも一部には前記空隙が設けられていないことを特徴とする請求項14に記載の光電変換装置。
- 前記第2絶縁層及び前記光導波路は、窒化シリコンを主成分とする材料で構成されていることを特徴とする請求項14に記載の光電変換装置。
- 前記第1絶縁層は、酸化シリコンを主成分とする材料で構成されていることを特徴とする請求項16に記載の光電変換装置。
- 前記第2絶縁層は、前記第1絶縁層が有する前記複数の配線のうち、最上層の配線の上に設けられていることを特徴とする請求項17に記載の光電変換装置。
- 請求項14から18のいずれか1項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置から出力される信号を処理する信号処理装置と、
を備えることを特徴とする撮像システム。
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